死亡之光——激光武器

1.死亡之光——激光武器

人类在很久以前就曾经幻想着利用光作为武器,并为此编造了许多美丽的神话。例如,古希腊神话中的“太阳神”阿波罗,经常手举万道霞光,横扫世间妖魔,为民除害。

中世纪时,西方还广泛流产过古希腊著名科学家阿基米得的一段精彩的故事:一天,罗马战船前来进犯,年迈的阿基米得组织众多的妇女,手持大的凹面镜,将阳光聚集在罗马战船的船身上,使得战船统统烧毁,而敌人莫名其妙,最后只能丢盔弃甲地逃跑了。

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“阳火遂”(即凹面镜)是古代利用太阳光来取火的工具

二战期间,希特勒调集全国著名的物理学家,秘密研制被称作“死光”的激光武器,妄图征服世界,但世界反法西斯人民不会给他时间,希特勒只能在绝望中死去。现如今,美丽的神话真地变成了现实。1975年11月,美国2颗新式军事卫星飞抵前苏联西伯利亚导弹试验场上空,进行例行的航天侦测时,一束强烈的光线瞬间从地面刺入太空,2颗卫星当即失控,就这样永久地变成了太空垃圾。事发之后,前苏联闭口不谈此事,而美国人因为在搞太空间谍侦测,所以也只能哑巴吃黄连。时至今日,这起事件早已成为了公开的秘密:美国卫星是被前苏联试验中的地空反卫星激光武器击毁的。

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前苏联反卫星激光武器

(1)激光发生原理

激光武器为何具有如此巨大的能量,而且能够做到这样精确打击呢?谈到这里,还是看看激光的由来吧。

原来,“激光”这个词是由我国著名科学家钱学森于1964年取的,由英文单词“Laser”(港台地区译为镭射)而来,是“受激辐射产生的光放大”几个英文单词的首写字母。那么激光到底和普通的光(太阳光、灯光)有什么区别呢?其实它们是一奶同胞,都是以光子的特殊形式释放出的能量。但不同在于,普通光属于自发辐射,是靠物质的热运动释放出来,不需要外界的刺激;激光则属于受激辐射,需要外来光子的激发才能释放出新的光子,这样才产生了激光。

激光同普通光相比,优点在于亮度高,方向性、单色性和相干性都较好。对于激光武器而言,高亮度则是主要应用的一点。

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美国试验中的激光武器

所谓光的亮度,是指光源在单位面积上向某一方向的单位立体角内所发出的光功率。激光占据了当今世界的光源亮度之最,其亮度比太阳光要亮200亿倍,只有氢弹爆炸瞬间产生的闪光,才能勉强和激光相媲美。高亮度自然意味着到高能量,如果将激光聚焦在炭块上,一秒钟都不用,便可以将炭块加热至8000℃;若将激光聚焦到钢片上,立即会出现白炽闪光,几毫秒便可以将钢片击穿。但激光何以有如此高的亮度呢?首先因为激光本身产生原理与众不同,再加上激光的发光角小,发光时间高度集中,发光功率自然大得惊人。

(2)三招制敌

众所周知,子弹摧毁目标靠贯穿,炮弹摧毁目标靠爆炸,那么,激光武器是如何摧毁和破坏目标的呢?

激光武器对目标毁坏的方式可以概括为“三招”,即烧蚀效应、激波效应和辐射效应。

烧蚀效应。一束强激光照射在目标上,部分能量被目标吸收后转化为能量,使目标表面迅速汽化,强大的蒸汽高速向外膨胀,同时可将一部分液滴甚至固态颗粒带出,从而使目标表面形成凹坑或穿孔,这种烧蚀作用是激光对目标的基本破坏形式。

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激光武器的威力

激波效应。激波是指气流中的强压缩波,超音速运动的物体,会压缩前方的气流,从而形成一个压力、温度和密度突然升高、流速突然间满的波面,这个波面就成为激波。当目标蒸汽向外喷射时,在极短的时间内给以目标反冲作用,相当于一个脉冲载荷作用到目标表面,于是固态材料中形成激波。激波传播到目标背面,会产生强大的反射。这样一来,外表面的激光与内表面的激波同时对目标进行夹击,立即拉断目标表面,造成层裂破坏,而裂片飞出时有一定的动能,也有一定的杀伤破坏力。

辐射效应。目标表面因汽化而形成等离子体云,等离子体大量地吞噬激光的能量,一方面对激光起到屏蔽作用,另一方面又能够辐射出紫外线甚至X射线,造成目标结构及其内部电子、光电元器件损伤。实验表明,这种紫外线或X射线比激光直接照射引起的破坏更为有效,它们可以为激光武器的杀伤起到推波助澜的作用。

(3)邪门的软破坏

激光对目标的破坏作用分为硬破坏和软破坏,目前在军事领域,激光的硬破坏并不常见,倒是软破坏经常采用。这里,针对激光的软破坏,我们来一同了解一下。

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美军安装在悍马吉普车上的激光地对空武器

迷惑。利用激光直接照射目标或间接地将激光反射到目标上,使之受到袭扰,引起慌乱,或者被诱骗至其他方向,偏离轨道。举个例子,美军的三军定向红外干扰系统,它包含一个威胁警告接收机和一台捕获跟踪器。当敌方导弹接近时,能及时向飞机驾驶员或相应人员报警,并告知对抗系统来袭方向,然后使激光束瞄准来袭导弹,干扰红外制导导弹的弹头,使之偏离预定的攻击方向。现在,美三军在分别开展以二氧化碳激光器和固体激光器作为红外干扰源的定向红外干扰系统研制计划。准备在其研制成功后,装备到飞机、舰艇以及其他军车上,用以干扰敌方的红外制导导弹。

致眩。利用激光可使敌方飞机驾驶员、高炮射手等作战军事人员的眼睛短时间内眩晕,暂时失去跟踪目标的能力,为己方的作战行动提供有利时机。例如,1982年在英阿马岛战争中,曾几次出现怪事:阿根廷空军的飞机在英国军舰上空准备投弹的时候,莫名其妙的或飞机坠海,或偏离航线,或误入英军火力网。后来阿军才明白,英军在舰船上装有大量激光眩目器,飞行员一旦遭到照射,就会眩晕或暂时性失明,自然飞机也就失去控制了。

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新型激光武器

致盲。激光可以使人眼或者光电装置完全失去观测能力,从而使作战人员和武器装备丧失战斗力。激光束是平行光,在进入人眼后,再经过人眼晶状体的会聚作用,在视网膜上形成一个小光斑,使得激光能量高度集中于一点。视网膜不仅是眼睛最关键的一部分,也是最脆弱的一部分,它吸收光的能力很强,特别是光斑所在的那部分视网膜组织,能吸收入射激光束的大部分能量,并迅速转化为热能,将视网膜烧伤,导致人眼在顷刻间失明。激光还能使光电探测器失灵。各种光电探测器对光信号的灵敏度极高,只能在能量很弱的条件下正常工作,当受到激光照射后,会立即失效或损坏,这些光电设备便不再能继续完成战场任务了。